新型亲核氟化反应

Hydrogen fluoride (HF) is gaseous and corrosive at room temperature. The complexes of HF with organic bases like pyridine-HF complex and triethylamine-HF complex have been explored extensively as nucleophilic sources of fluorine, but use of these organic bases reduce the acidity of the system and may interfere with many metal catalysts. So far there is no HF-based nucleophilic fluorination reagent which works well in acid or transition metal catalyzed reactions. Our primary goal is to develop a new generation of HF-based nucleophilic fluorination reagents which is compatible with acids and metal catalysts based on rational design. Our method is very simple: using a good hydrogen bonding acceptor (HBA) yet a weak base to complex with HF. In this way, a compound which serves a good hydrogen bonding acceptor (better than pyridine or triethylamine), meanwhile is less basic (less basic than pyridine) is expected to form a less volatile complex. And due to low basicity of this HBA, this HBA-HF complex will be compatible with acid catalysts or mediators. Our preliminary results were excellent, our new reagent (DMPU-HF) has been commercialized by Sigma-Aldrich. By doing this, we may achieve unprecedented reactivity and selectivity in HF-participated reactions.

氟化氢(HF)在室温下是危险气体, 但HF和有机碱的配合物，如吡啶-HF和三乙胺-HF在室温下以液体存在，所以它们作为亲核氟化试剂被经常使用。但有机碱的存在也有严重的副作用：有机碱（吡啶或三乙胺）降低了反应系统的酸性，并且和很多金属催化剂结合，降低了催化剂的反应活性。我们的目标是发展新一代能兼容质子酸和金属催化剂的亲核氟化试剂。我们的思路很简单: 选择一较强的氢键受体,但同时又是弱碱的化合物与HF配合。这样新HF试剂既有低挥发性(室温下为液体或固体), 又由于配合化合物的弱碱性, 可以兼容质子酸和金属催化剂。我们的可行性试验是非常成功的, 我们的试剂DMPU-HF已被Aldrich公司商业化。由于质子酸和金属催化剂是有机合成中最常用的调控反应活性和选择性的催化剂，与它们兼容的氟化试剂将实现以前无法达到的高反应性和高选择性氟化反应。

氟化氢(HF)在室温下是危险气体, 但HF和有机碱的配合物，如吡啶-HF和三乙胺-HF在室温下以液体存在，所以它们作为亲核氟化试剂被经常使用。但有机碱的存在也有严重的副作用：有机碱（吡啶或三乙胺）降低了反应系统的酸性，并且和很多金属催化剂结合，降低了催化剂的反应活性。我们的目标是发展新一代能兼容质子酸和金属催化剂的亲核氟化试剂。我们的思路很简单: 选择一较强的氢键受体,但同时又是弱碱的化合物与HF配合。这样新HF试剂既有低挥发性(室温下为液体或固体), 又由于配合化合物的弱碱性, 可以兼容质子酸和金属催化剂。我们比较完美的实现了研究计划并有很大的拓展。我们开发成功多种氟化试剂如KHSO4-HF，优异性能的固体氟化氢试剂等，并实现了以前很难实现的氟化反应如高选择性的烯烃氢氟化反应。具体而言，我们取得了以下成果：1）高选择性的烯烃氢氟化反应，氟化试剂KHSO4-HF表现出优异性能；2）首例放射性18F加成到C-C不饱和键的反应，且极为高效，放射化学收率接近100%；3）炔胺和炔酮的氟化；4）高效的基于吡啶氟化氢和易得的亲电性硫化试剂的烯烃氟硫双官能团化和烯烃二氟硫双官能团化；5）开发了第一个便宜易得固体氟化氢试剂；6）实现了世界首例流动氟化反应。